木山川水系の水質汚濁負荷量について
崇城大学 工学部 学生員○澤村 一樹 正会員 田代 敬大 正会員 村田 重之 非会員 吉田 烈 非会員 西田 正志
１．はじめに
環境意識の高まりとともに、河川水質など身近な 環境への関心も高まっている。本学では益城町の依 頼を受け、共同研究として緑川水系の「木山川水質 調査」を実施している。この調査は、対象水系の水 質汚濁状況の全体像を把握し、水質汚濁流域と汚濁 源を解明して、今後の木山川水質浄化に資すること を目的としている。
本研究では
COD
を例として、流域別汚濁負荷割合 等を試算することにより汚濁の流域別ʻ責任割合ʼ を検討し、汚濁負荷量増減倍率の要因分解を通して 流下区間の性格を検討する。
２．木山川流域概況と調査概要
緑川水系支川の木山川は全長約
20
㎞、阿蘇外輪山 に源を発し、布田川等の諸支派川を併合しつつ熊本 平野南部を西走して熊本市南部の江津湖からの加勢 川と合し、さらに緑川に併合されて有明海へと注い でいる。図１に木山川水系を模式的に表現している。上流域は山地・丘陵地帯で主に山林・畑地・畜産 等の農業的土地利用がなされ、中下流域の平野部で は水田地帯となるが、木山川から分流した支川の秋 津川北側は益城町・熊本市の住宅地が連たんしてい る。上中流域の農村部は合併浄化槽が普及し、住宅 地域では下水道整備がなされており、調査地点
23
直 下で熊本市下水処理場から木山川へ排水されている。調査は益城町からの依頼内容に学術的視点を加味 して計画し、主要支派川の合流点前後に調査点を設 けている。平成
20
年１年間に毎月1
回の調査を実施 し、水質測定のための採水地点数は30
地点、流量測 定は行政からの要望が高い布田川流域の3〜11
地点 は毎回、流域全体は隔月実施を原則とした。その結果、概ね流域全体を俯瞰する資料収集はな されたものと考える。ただ、欠損を余儀なくされた 場合もあり、また、調査地点選定・流量測定法等は 文献１）を踏まえながらも、多数地点の同時測定か ら、かなり簡略した手法をとらざるを得なかった。
３．対象水系の水質
測定した水質指標は多数の種類に上るが2）、ここ では第７回調査のCOD［mg/ℓ］のみを例示する（図 １）。特徴的なのは、上流域の布田川・長田川流域の 水質汚濁が著しく、次いで下流域の木山川・矢形川・
秋津川および加勢川合流点付近の汚濁が高いことで ある。これに対し、中流域は比較的良好な水質とな っている。この傾向は、他の水質指標の各回調査に おいても同様の傾向が認められている3）〜７）。
４．流量試算
流量測定は、調査地点・流況等に応じて、流速計 法・堰測法・浮子測法を用いた。各回・各調査点で の流量を算出した後、合流点で誤差率（＝上流側合 流前の流量和／合流後の流量）を検討し、誤差を流 量に応じて比例配分する補正計算を行った。補正前 の誤差率は
10％以内が多かったが、10％〜20％台も
少なくなく、50％を超えるものもあった。補正計算 後の流量［m3/s］を調査地点別に表示したものが、図
２である。降水状況によりやや相違をみせるものの、各回調査とも類似した地点別流量パタンを示してお り、流量の全般的状況は表現できたものと考える。
５．負荷量試算
ここでの汚濁負荷量は、次式で算出した。
負荷量＝水質指標（濃度・密度）×流量
2 3
70 7
4
6 60 600
5 8
11 9 10
14 12 13
18 15
16 17
21 19 20 24
25 22 23
20ʼ
26 1
0.7 1.6 0.5 1.2 2.3
3.4
1.8 4.4
2.7 1.5
0.7 1.5 1.7
1.0 1.9
1.5 1.3
1.1 1.8 0.9
1.4 1.5 2.2
1.6
4.2 1.7
5.0
1.4
2.4
2.1 布田川
木山川 木山川
金山川 木山川
秋津川
藻川 赤井川 矢形川 岩戸川
長田川
玉田川
図１ 木山川水系模式図と
COD
値［mg/ℓ］土木学会西部支部研究発表会 (2009.3)
VII-054
-989-
0 4 8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 0 ʼ 2 2 2 3 2 4 2 5 地 点 番 号
流 量
第1 回 2 月9 日 第2 回 3 月1 日 第3 回 3 月2 2 日 第4 回 4 月2 6 日 第5 回 5 月2 4 日 第7 回 7 月2 6 日 第8 回 8 月2 8 日 第9 回 9 月2 7 日 第1 0 回 1 0 月2 5 日
＊ 地点
15
は流量小、26は流量大のため省いている 図２ 調査地点別・調査回別流量パタン0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 22 24
地 点 番 号
ＣＯＤ負荷量[g/s]
＊ 地点
26
の負荷量は18.6
と桁違いのため省いている 図３ 調査地点別COD
負荷量図３に第７回調査の調査地点別
COD
負荷量［g/s］を示す。水質汚濁が著しい布田川流域
5〜9
番では流 量が少ないにもかかわらず負荷量も大きく、下流域 では流量の大きさから負荷量は大きくなっている。河川合流点での
COD
負荷量の流域別割合は、図４ の通りである。これにより、各合流点より上流側の 汚濁源割合が見当付けられ、各流域のʻ汚濁責任割 合ʼが明らかになる。例えば、木山川・布田川合流 点では木山川流域の負荷量割合は20％に対し、布田
川流域は
80％にのぼる。
調査地点
i
から次の下流調査地点i＋1
の負荷量増 減倍率は、次式のような積の形で要因分解できる。負荷量増減倍率＝（ci+1
/c
i）×（Qi+1/Q
i）＝水質指標の濃度倍率×流量倍率 ここに、ci ：地点iの水質
Q
i：地点iの流量 濃度倍率と流量倍率から簡単な負荷量増減の要因が 検討できよう。図５は各調査区間でのCOD
負荷量倍 率の濃度倍率と流量倍率を示している。17−19
区間、23−26
区間の濃度倍率の卓越など、COD
負荷量倍率の増減にいずれの要因が寄与しているか区間の性格 がわかり、水質浄化方向の検討の基礎資料となろう。
6 6 % 6 2 %
8 0 %
7 4 % 7 6 % 7 3 %
3 3 %
3 4 % 3 8 %
2 0 %
2 6 % 2 4 %
3 0 % 2 7 %
3 7 %
0 0 .2 0 .4 0 .6 0 .8 1
各河川合流点
流域別COD負荷量構成比
玉田川 7 布田川 3
長田川 6 布田川 4
木山川 1 1 布田川 9
金山川 1 4 木山川 1 2赤井川 1 8
木山川 1 6
矢形川 2 5 秋津川 2 4 木山川 2 2 岩戸川 2 0 ʼ
木山川 1 9 藻川 2 1
図４ 流域別
COD
負荷量割合0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0
流 下 区 間
濃度倍率・流量倍率
濃度の倍率 流量の倍率
1-2 2-3 5-8 8-9 10-12 13-16 17-19 20-22 23-26
図５
COD
負荷量の要因分解６．おわりに
本研究では多数の調査地点を対象としたため、採 水や流量測定は簡略的ではあるものの、水質のみな らず汚濁負荷量を算出することにより、木山川水系 汚濁状況の全体像を把握できた。また、汚濁負荷量 の流域別構成比を算出することにより、流域別汚濁 割合が明らかとなった。
【謝辞】 本研究は崇城大学工学部エコデザイン学科、ナノ サイエンス学科吉田研究室・西田研究室、岩原正宜特任教授・
谷口智穂研究員との共同研究「木山川水質調査」の一部であ る。調査にご協力いただいた関係行政機関・市民の方々・本 学教職員および学生諸君に対し、記して謝する次第である。
【参考文献】
1
）日本河川協会編「二訂建設省河川砂防技術 基準（案）・調査編」山海堂、平成8
年。2）松井他「木山川 水質の総合指標による採水点分類について」平成20
年度土木 学会西部支部講演概要集。3
）〜7
）吉田他「化学分析法によ る河川水の水質汚濁の検討｣、宮城他｢TOC測定による河川水 の水質汚濁の検討｣、牧他「COD測定による河川水の水質汚 濁の検討｣、須崎他「硝酸イオン測定による河川水の水質汚濁 の検討｣、百田他「電導度測定による河川水の水質汚濁の検討｣第
